CC BY
16
- © А.Ю. Охапкин, 2014
УДК 621.31:622
А.Ю. Охапкин
ОЦЕНКА ОПАСНОСТИ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ВЗРЫВООПАСНЫХ СМЕСЕЙ ОТ НАГРЕТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Рассмотрен выбор метода проведения испытаний на взрывобезопасность компонентов электронных схем рудничного и взрывозащищенного электрооборудования.
Ключевые слова: термоэлемент, водородно-кислородная смесь.
В состав рудничного и взрывозащищенного электрооборудования входят различные электронные компоненты, предназначенные для управления его работой и контроля за параметрами технологических процессов, а также обеспечения безопасных условий их проведения. При этом такие компоненты (интегральные микросхемы, резисторы и т.д.) находятся в контакте со взрывоопасной средой. И оценка опасности воспламенения такой среды от компонентов электронных схем является актуальной.
При оценке опасности воспламенения от различных источников рассматриваются два механизма воспламенения - высокотемпературный и низкотемпературный. Для первого характерны небольшие, не более 1-2 мм, линейные размеры источника воспламенения и высокая, более 1000 °С, температура. Для второго характерны значительные размеры источника воспламенения и невысокие относительно температуры - не выше 500 °С.
Подход к оценке опасности воспламенения от элементов электронных схем как от нагретых поверхностей представляется неперспективным. Температура самовоспламенения смесей - критерий воспламеняющей способности нагретых поверхностей -
определяется для конической колбы с объемом 200 см3. Уменьшение размеров нагретого тела приводит к росту температуры, необходимой для воспламенения смеси [1]. В соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.0-99. Электрооборудование взрывозащи-щенное. Часть 0. Общие требования, ГОСТ Р 51330.10-99. Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 11. Взрывозащита вида «1» допускается проведение испытаний объектов с нагретыми поверхностями менее 10 см2 в реальной смеси. Для проведения испытаний необходимо определить наиболее легко воспламеняемую концентрацию смеси для конкретных условий (размер и форма источника воспламенения). Результаты испытаний могут быть использованы только для данной конкретной смеси. Переход к другой взрывоопасной смеси, даже относящейся к той же температурной группе, потребует проведения нового цикла испытаний. Зависимость температуры воспламенения от размеров нагретого тела носит индивидуальный характер для каждой взрывоопасной смеси [1]. А результат испытаний - только вывод о безопасности применения электронного компонента для данной смеси. Здесь присутствует только дискретная логика ДА/НЕТ.
Иной подход к оценке опасности воспламенения от нагретых тел небольшого размера уже успешно реализован для испытаний термоэлементов с характеристическими размерами от 0,2 до 50 мм для смесей, относящихся к I, IIA, IIB и IIC категориям взрыво-опасности. В основе методики оценки взрывоопасности таких объектов лежит такой критерий, как удельная воспламеняющая мощность. Это соотношение мощности, выделяемой на термоэлементе в момент воспламенения взрывоопасной смеси с его характеристическим размером. Отношение удельной воспламеняющей мощности (УВМ), выделяемой на термоэлементе и удельной мощности, выделяемой в аварийном режиме работы компонента дает количественную оценку - коэффициент безопасности. Его величина должна быть не ниже 1,5. Испытания проводятся на представительной для категории взрывоопас-ности смеси. И результаты испытаний могут быть распространены на всю совокупность взрывоопасных смесей этой категории. Кроме этого, для испытаний на взрывобезопасность термоэлементов может быть применена водородокислородная смесь. Это сокращает расходы, обеспечивает экологическую безопасность и повышает пожарную безопасность проведения испытаний.
Для реализации такого подхода к оценке опасности воспламенения взрывоопасных смесей от нагретых компонентов электронных схем необходимо:
1. Разработать основы моделирования интегральных микросхем и других электронных компонентов.
2. Определить для реальных компонентов электронных схем или их моделей условия воспламенения представительных взрывоопасных смесей.
3. Используя полученные данные и установленные ранее закономерности воспламенения представительных взрывоопасных смесей от нагретых тел малого размера установить зависимости параметров воспламенения (наиболее легко воспламеняемой концентрации, удельной воспламеняющей мощности) от геометрических характеристик компонентов электронных схем.
4. Исследовать воспламенение водородокислородной смеси переменного состава от компонентов электронных схем или их моделей для определения эквивалентных и активизированных составов такой смеси для замены представительных взрывоопасных смесей в испытаниях.
5. Разработать методику проведения испытаний на взрывобезопас-ность компонентов электронных схем электрооборудования.
1. Охапкин А.Ю. Разработка методики оценки взрывоопасности нагретых тел малого размера в бинарных и многокомпо-
_ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
нентных взрывоопасных смесях рудничной атмосферы. Автореферат дисс. канд. - М.: ИПКОН РАН, 2002. - 15 с. [¡223
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ_
Охапкин Александр Юрьевич - кандидат технических наук, старший научный сотрудник, ИПКОН РАН, e-mail: info@ipkonran.ru.
UDC 621.31:622
EVALUATION OF EXPLOSIVE MIXTURE INFLAMMABILITY FROM HEATED ELEMENTS OF ELECTRONICS. PROBLEM STATEMENT
Okhapkin A.Yu., Candidate of Engineering Sciences, Senior Researcher,
Institute of Comprehensive Exploitation of Mineral Resources Russian Academy of Sciences,
e-mail: info@ipkonran.ru.
The article deals with selection of a test method for inflammability of electronic components in mine explosion-proof electrical equipment.
Key words: thermal element, oxyhydrogen mixture.
REFERENCES
1. Ohapkin A.Ju. Razrabotka metodiki ocenki vzryvoopasnosti nagretyh tel malogo razmera v binarnyh i mnogokomponentnyh vzryvoopasnyh smesjah rudnichnoj atmosfery (Development of evaluation procedure for inflammability of small-size heated bodies in binary and multicomponent explosive mixtures in mine air), Candidate's thesis, Moscow, IPKON RAN, 2002, 15 p.
Признавая необходимость модернизации общественного развития России, политики плохо представляют себе механизмы достижения поставленных целей. Практическое решение задач модернизации требует поэтапного реформирования образования, инженерной практики, разработки новых технологий, перестройки мышления специалистов. В этих процессах влияние специальной книги намного глубже и шире пресловутого чтения и покупки книг.
Умная книга, необходимая для поддержания и развития интеллекта, дееспособности и культуры граждан, в последние годы быстро сдает позиции из-за низкой рентабельности, уменьшения числа специалистов-издателей, безразличия государства к непростым проблемам, стоящим перед научно-техническими издательствами.
Непонимание значимости и пренебрежение к учебной и научной литературе, нежелание разбираться в деталях организации ее производства, содержательных и качественных ее характеристиках может привести к серьезным негативным последствиям в высшем техническом образовании, а в дальнейшем и к падению технологической культуры, что наблюдается уже и сейчас.
В научных и технических книгах аккумулируются знания, технологии, новые идеи. К тому же они заставляют читателей думать. Поэтому наша общая задача — мобилизовать квалифицированных специалистов для реформы научного и технического книгоиздания, создать им необходимые материальные условия для эффективной работы, воспитать в них ответственность за содержание выпускаемых книг.
УМНАЯ КНИГА - ПРЕДМЕТ ПЕРВОЙ НЕОБХОДИМОСТИ
Продолжение на с. 276
